Predictive maintenance of pipelines based on express assessment of defects danger level

Abstract

The paper describes a tested and proven practical methodology of predictive maintenance of pipelines with two types of defects — “loss of metal” and “pipe wall lamination”, detected by the ILI technology. The laminations are caused by the steel and pipe manufacturing technology, and may also appear during pipeline operation. The laminations can be further classified as metallurgical laminations, hydrogen induced cracking (HIC), non-metallic inclusions, and such. For the defects of the “pipe wall lamination” type the assessment of their level of danger is conducted only after they are converted to surface “loss of metal” type defects. The paper presents models on how to adequately convert the “pipe wall lamination” type of defects to the “loss of metal” type defects. A methodology is described on how to rank the defects according to their level of danger (with respect to the rupture type of failure), and how to perform the probabilistic assessment of the pipeline residual life. In order to account for “leak” and “rupture” types of failure, a computer based express assessment is developed of the level of severity of each defect. This defect assessment is based on graphs, which restrict the permissible sizes of defects and allow making operative decisions as to which maintenance measures should be taken, regarding pipeline segment as a whole. The pipeline defects are ranked according to their potential danger, which depends on their location on the graphs. The probabilistic assessment of the residual pipeline life is performed taking into account the stochastic nature of defect growth. In order to achieve this, the maximal γ-percentile corrosion rate is defined over all detected defects. As the main decision parameter the gamma-percent operating time is chosen. It is characterized by: the safe operating time, and the percentile probability that during this time the pipeline limit state will not be reached. A detailed example of implementation of the described methodology to a real product pipeline segment operating in a severe corrosion environment is given. The economical effect of the implementation is outlined.

Статья описывает проверенную практическую методологию предсказательного технического обслуживания (мейнтенанса) трубопроводов с двумя типами дефектов — «потеря металла» и «несплошность металла стенки трубы — расслоение», обнаруженных с помощью технологии внутритрубной диагностики (ВТД). Несплошности металла стенки трубы возникают в процессе сталеплавильного и прокатного производства, а также в процессе эксплуатации. К этим дефектам относятся: металлургические расслоения, водородные расслоения, закаты и плотные неметаллические включения. Для дефектов, относящихся к этому типу, оценка степени опасности производится только после приведения дефекта к поверхностному дефекту типа «потеря металла». В работе представлены модели приведения несплошности металла к поверхностным дефектам типа «потеря металла». Методика описывает способ ранжировки дефектов по уровню их опасности (относительно отказа типа «разрыв») и вероятностную оценку остаточного ресурса трубопровода. Для учета обоих сценариев отказа «течь» и «разрыв» строится компьютерная экспресс-оценка степени опасности дефектных участков трубопровода путем построения графиков, ограничивающих размеры дефектов трубопровода и позволяющих принимать оперативные решения о мерах по дальнейшей эксплуатации трубопровода. Осуществляется классификация потенциальной опасности дефектов трубопровода в зависимости от области их расположения на графиках. Расчет вероятностной оценки прогнозирования остаточного ресурса трубопровода проведен с учетом вероятностного подрастания дефектов. Для этого определяется максимальная, с заданной вероятностью γ, скорость коррозии по всем дефектам. В качестве основного показателя определяется гамма-процентный ресурс, задаваемый двумя численными значениями: наработкой и выраженной в процентах вероятностью того, что в течение этой наработки предельное состояние не будет достигнуто. Данная работа описывает пример применения описанной методологии к наземному участку трубопровода, транспортирующему сильнодействующий коррозионный конденсат. Также обсуждается экономический эффект от реализации представленной методологии.